JP2629723B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、加熱ローラ方式の定着装置に関し、特に、
加熱ローラの熱源をオンにした時に、加圧ローラを回転
させて、その表面温度分布が均一にされるように構成し
た定着装置に関する。

（従来の技術） 電子複写機の装置における画像形成プロセスにおいて
は、最初の段階で、絶縁性光導電体により表面部材を形
成してなる感光体ドラムに、帯電コロトロン等による放
電と、画像光の照射とによって静電潜像を形成し、該静
電潜像に対してトナーを付着させ、トナー画像として可
視像化する現像工程を設けている。

次いで、感光体ドラムに形成されたトナー画像を、転
写工程において、転写コロトロン等の放電によって用紙
のような画像担持体に転写し、そのトナー画像を担持し
た用紙を、定着装置に送り込み、熱および圧力を加える
ことによって定着する定着工程を経てコピーとして完成
する。

上記したような用紙に担持されたトナー画像を溶融
し、用紙に定着させるための定着装置としては、熱効率
が良好で安全性が高く、小型の装置として構成出来る等
の理由によって、加熱ローラ方式の定着装置が多く用い
られる。

この加熱ローラ方式の定着装置は、ハロゲンランプ
や、その他の発熱体による内部加熱部材を内蔵した加熱
ローラと、表面にゴム層等の弾性体を被覆した加圧ロー
ラとから構成されているもので、両ローラの間に一定の
ニップ圧力を有するように接触させ、該ローラの一方を
回転させることによって、両ローラを同期駆動出来るよ
うにしている。そして、用紙に担持されたトナー画像
を、両ローラの間にニップすることによって、加熱と加
圧とを行い、トナーを溶融して定着する。

上記したような構成の定着装置においては、複写機の
スタートスイッチをオンにすると、加熱ローラの内部加
熱部材に通電が行われ、該加熱ローラの加熱を開始する
が、定着可能な温度に達するまでの間は、複写の作業を
行うことが出来ないもので、所定の時間（ウオームアッ
プタイム）経過後に複写可能な状態となり、そのことが
表示部に表示される。

また、加熱ローラに対応させて設けている加圧ローラ
は、通常コピー開始まで回転させないが、該加熱ローラ
の温度が一定以上（例えば、150℃以上）に上昇する
と、加熱ローラに押圧され、両ローラの同期回転が行わ
れる場合もある。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記したような従来の定着装置におい
ては、第４図に示されるように、加圧ローラ10が停止状
態にあり、加熱ローラ10がその内部加熱部材11により加
熱されている間は、加圧ローラ15の一部のみが加熱され
る状態にある。

したがって、定着装置のウオームアップタイム中は、
加圧ローラ15は一方からのみ加熱が行なわれるので、第
５図に示されるように、その各部分での温度分布が異な
ることになり、その加熱条件に応じて、各部分での表面
被覆層の伸縮状態が異なるものとなる。そして、両端に
比較して中央部においては、幅方向に膨張する力が打ち
消されるので、表面被覆層はローラの幅方向に伸縮せず
に、ローラの直径方向に変形されることになる。

つまり、加熱ローラ10に接近した部分Ａでは、第５図
（ａ）に示されるように、中央部が大きく張らみ、両側
の部分Ｂ、Ｄでは、同図（ｂ）に示されるように、両端
部よりも中央部側が熱の影響を大きく受けることにな
る。また、加熱ローラ10から最も遠い部分Ｃでは、同図
（ｃ）に示されるように、両端部での熱の影響が多く、
中央部では非常に少ないものとなり、部分的な定着不良
が発生する。

したがって、そのようなローラの熱変形の状態のまま
で、加圧ローラ15を加熱ローラ10に向けて押圧し用紙を
ニップすると、その両ローラの間のニップ部分での用紙
の送り速度が異なるものとなり、それによって、用紙に
しわが発生する等の問題がある。

（発明の目的） 本発明は、上記したような従来より用いられている定
着装置の欠点を解消するもので、加熱ローラの熱源をオ
ンにしてから所定の温度まで加熱されると、加熱ローラ
から離間している加圧ローラが直ちに回転さされ、前記
加圧ローラを均一に加熱出来るようにし、定着作用が行
われる用紙に対して不均一な送りが生じないようにする
定着装置を提供することを目的としている。

（問題点を解決するための手段および作用） 本発明は、内部に熱源を設けた加熱ローラと、前記加
熱ローラに圧接される加圧ローラとから構成され、両ロ
ーラを圧接して同期駆動することによって、両ローラの
間にニップされる用紙に対して、加熱と加圧とを行いト
ナー画像の定着を行う定着装置に関する。本発明におい
ては、前記加圧ローラに対して駆動装置を配置し、定着
作用を行わない状態で前記加圧ローラを加熱ローラから
離間させる状態で待機させるとともに、前記加熱ローラ
の熱源を制御する制御手段と熱源のオン・オフ検知手段
を有し、前記加熱ローラが加熱されている状態で、前記
加圧ローラを回転させる動作を行うように構成してい
る。

そして、本発明の定着装置においては、加熱ローラの
熱源をオンにして加熱ローラが所定の温度に加熱される
と、前記加熱ローラから離間した位置におかれる加圧ロ
ーラが回転されるので、定着装置のウオームアップタイ
ム中に、加圧ローラが均一に加熱されることになる。

したがって、本発明の定着装置においては、加圧ロー
ラの不均一な膨脹が生じることが防止されるので、定着
作用を行う際に、両ローラの間にニップされた用紙に対
して、均一な搬送力が作用することになり、用紙にしわ
が発生したりすることが防止され、良好な状態のコピー
を得ることが出来るものとなる。

（実施例） 図示された例に従って、本発明の定着装置の構成を説
明する。

第１図に示されるように、本発明の定着装置１は、加
熱ローラ10と加圧ローラ15とから構成される。加熱ロー
ラ10は、従来より用いられている加熱ローラの場合と同
様に、その内部にハロゲンランプ等の内部加熱部材11が
設けられており、該内部加熱部材11に給電されることに
よって、その熱でローラを加熱するようになっている。

また、加熱ローラ10は、その本体を中空なパイプ等で
構成したコア12と、その表面をフッ素樹脂等で被覆した
離型層13とにより形成しており、該離型層13によって、
トナー画像が接しても、そのトナーが付着することを防
止するような手段が設けられ、前記コア12の両端部には
軸受部材が設けられており、該加熱ローラを固定軸受に
支持して回転可能に設けている。

さらに、前記加熱ローラ10の周囲には、トナーを介し
て付着された用紙を剥離するための剥離爪24、クリーニ
ング装置23、および温度センサー20等が配置される。そ
して、トナー画像６を担持する用紙５を、前記両ローラ
10、15の間にニップして、加熱ローラ10の熱によりトナ
ーの溶融を行い、その溶融されたトナーを加圧ローラ15
による加圧によって定着する。

前記加熱ローラ10に対応されて設けられている加圧ロ
ーラ15は、ローラコア16の周囲にゴム等の弾性部材を被
覆して設けた表面被覆層17を有し、該ローラコア16の両
端部を軸受で支持し、該ローラを回転可能に形成してい
る。また、必要に応じて、用紙をローラから剥離するた
めの剥離爪25を設けるようにする。

また、本発明の加圧ローラ15は、従来より用いられて
いる定着装置の場合と同様にして、揺動アーム等の部材
により支持されていて、加圧ローラを常時加熱ローラに
押圧させずに、定着装置の不作動時には加熱ローラから
離間した状態に置かれる。

したがって、本発明の加圧ローラ15のローラコア16の
両端部は、図示を省略した揺動機構に支持されて、加熱
ローラ10に離接可能に設けられており、加圧ローラ駆動
方式の装置の場合には、該軸に駆動手段からの伝導部材
が設けられるものとなる。

次に、第２図に示されるタイミングチャーにもとづい
て、本発明の定着装置におけるローラの駆動制御を説明
する。

複写機本体のスタートスイッチをオンにすると、同時
に定着装置１の加熱ローラに設けた内部加熱部材11がオ
ンになり、それによって加熱ローラ10の表面温度が次第
に上昇する。この加熱ローラの表面温度は温度センサー
により検知されて、該温度センサーからの検知情報によ
って、200℃を上限として制御が行われる。つまり、定
着装置の作動状態では、加熱ローラの表面温度は、内部
加熱部材11のオン・オフを繰返すことによって一定の値
に維持される。

前記加熱ローラの内部に設ける加熱源のオンと同時
に、加圧ローラの駆動を開始するようにしている。した
がって、加熱ローラの温度が上昇するにともなって、該
加熱ローラからの熱を受けて加圧ローラの表面温度は次
第に上昇するが、該加圧ローラを均一に加熱する。

また、複写機の作業が中断されて、複写機の制御装置
に設定された節電モード等によって、該複写機本体が待
機状態に設定されると、内部加熱部材がオフとなり、加
熱ローラの温度が次第に下がるが、本発明の定着装置に
おいては、加熱ローラの表面温度が60℃以下に下がる
と、加圧ローラの回転を停止するように、その制御装置
のプログラムが設定される。つまり、本発明の定着装置
において、加圧ローラの回転は、加熱ローラの表面温度
が60℃以下の場合で、内部加熱部材がオフになっている
場合にのみ、停止されるように設定される。

第３図にもとづいて、本発明の定着装置の駆動制御に
ついて説明すると、加圧ローラ駆動方式の装置において
は、加熱ローラ10の内部加熱部材11がオンになると、加
圧ローラ15は、加熱ローラから離された状態のままで駆
動が開始される。そして、この方式の定着装置において
は、用紙を定着する際にのみ、加熱ローラ10に対して加
圧ローラ15が押圧され、両ローラの間に用紙をニップす
る状態となるので、温度センサー20は、加熱ローラ10に
対して離接する構成を用いることは特に必要とされな
い。

上記したような第３図に示される駆動方式の装置の場
合には、加圧ローラ15の回転は、第２図に示される制御
方式にしたがって行なわれるものとなる。つまり、前記
したように、加圧ローラは内部加熱部材がオンになると
同時に、駆動手段によって回転が開始され、該加熱ロー
ラが一定の温度以上の場合には、常時回転が行われるも
のとなるが、内部加熱部材がオフとなり、加熱ローラの
表面温度が60℃以下に低下すると、加圧ローラの駆動が
停止されるようになる。

上記したように、本発明の定着装置においては、加熱
ローラ10の内部加熱部材11がオンになっていて、加熱ロ
ーラの表面温度が一定の温度以上になっている間は、常
時加圧ローラ15の回転が行なわるので、該加圧ローラは
内部加熱部材による熱で均一に加熱され、部分的に不均
一な熱膨脹等が発生することが防止される。

したがって、本発明の定着装置においては、両ローラ
の間にニップされた用紙に対して、ローラの長さ方向、
つまり、用紙の幅方向で、ローラによる送り速度に変化
が発生することがなくなり、複写の最初から段階から、
良好な状態のコピーを得ることが出来る。

なお、上記した定着装置の実施例においては、加熱ロ
ーラの加熱源として内部加熱部材を用いる場合の例を示
しているが、内部加熱部材としてランプ等のような発熱
体を用いることの他に、コアの表面に発熱部材を被覆
し、その表面に離型層をコーティングして構成する加熱
ローラを用いる場合も、前記した加圧ローラの駆動方式
を適用出来るものである。

（発明の効果） 本発明の定着装置は、上記したような構成を有するも
のであるから、加圧ローラの表面の熱分布が均一にな
り、両ローラ間で用紙をニップする際のニップ部の形状
が、どの部分でも同一な状態に設定出来るものとなる。
そして、本発明の定着装置においては、加圧ローラの不
均一な膨脹が生じることが防止されるので、定着作用を
際に、両ローラの間にニップされた用紙に対して、均一
な搬送力が作用することになり、用紙にしわが発生した
りすることが防止され、良好な状態のコピーを得ること
が出来るものとなる。

さらに、用紙に対して、両ローラの間のニップ部分で
一定の周速差を設定出来るので、用紙にしわ等が発生す
ることがなく、さらに、両ローラの間のニップ部分での
温度が均一になるので、定着不良等が発生することがな
く安定した定着の動作を行わせ得る。また、本発明の定
着装置は、従来より用いられている加圧ローラを離接可
能な形式の定着装置に対して、若干の制御装置のプログ
ロムを変更する等の追加対策を適用することによって、
容易に対処出来るものであり、特に複写機本体の製造コ
スト等にも影響を与えることはない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の定着装置の構成を示す断面図、第２図
は本発明の装置における制御の動作を示すタイミングチ
ャート、第３図は加圧ローラを離間させた状態を示す説
明図、第４図は従来例の定着装置の説明図であり、第５
図（ａ）ないし同図（ｃ）は、それぞれ第４図の加圧ロ
ーラにおけるニップ形状を示す説明図である。 図中の符号 １……定着装置、５……用紙、10……加熱ローラ、11…
…内部加熱部材、12……コア、13……離型層、15……加
圧ローラ、16……ローラコア、17……表面被覆層、20…
…音温度センサー。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内部に熱源を設けた加熱ローラと、前記加
   熱ローラに圧接される加圧ローラとから構成され、両ロ
   ーラを圧接して同期駆動することによって、両ローラの
   間にニップされる用紙に対して、加熱と加圧とを行いト
   ナー画像の定着を行う定着装置において、 前記加圧ローラに対して駆動装置を配置し、定着作用を
   行わない状態で前記加圧ローラを加熱ローラから離間さ
   せる状態で待機させるとともに、 前記加熱ローラの熱源を制御する制御手段と熱源のオン
   ・オフ検知手段を有し、 前記加熱ローラが加熱されている状態で、前記加圧ロー
   ラを回転させる動作を行うことを特徴とする定着装置。